[S-VC50] [JJ] 火山・火成活動と長期予測

[SVC50-12] 大規模珪長質マグマ系の多様性とその成因

*中川 光弘¹、松本 亜希子¹、長谷川 健² (1.北海道大学大学院理学研究院地球惑星システム科学分野、2.茨城大学理学部地球環境科学)

キーワード：珪長質マグマ、マグマ多様性、流紋岩、カルデラ形成噴火、地殻溶融

VEIが５以上の大規模珪長質マグマ噴火では、巨大な珪長質マグマ溜まりに、よりマッフィクなマグマが貫入して噴火に至ったと解釈されている場合が多い。その場合、貫入したマフィックマグマが噴引き金となり短時間にminglingした両マグマが噴火、あるいは両マグマによって成層マグマ溜まりが形成され、そこから不均質なマグマが噴火する場合が議論されてきた。しかしいずれの場合でも、噴出マグマの主体である珪長質マグマは均質であると考えられている。今回、多くの大規模噴火において詳細にマグマ系について検討した結果、珪長質マグマに多様性が認められたので、その普遍性と成因について議論する。カルデラを形成するような、例えば42ka支笏噴火、120ka屈斜路噴火そして7.3ka鬼界アカホヤ噴火のような大規模噴火では、いずれも珪長質マグマに安山岩～玄武岩質安山岩質のマフィックマグマが混合している。これらの例では噴火の主体である珪長質マグマは流紋岩質であるが、全岩SiO₂量において、流紋岩からよりSiO₂に乏しいデイサイト質までのある組成幅が存在する。さらに主成分、微量元素および同位体比のハーカー図では、SiO₂の変化に対して、多くの元素・同位体比は直線的に変化する。しかしながらハーカー図上で認められる珪長質マグマの直線的な変化は、共存するマフィックマグマには連続しない。つまり、流紋岩質からデイサイト質の多様性を示す珪長質マグマに、それらとは別のマフィックマグマが混合していることになる。これらの珪長質マグマに含まれている斑晶鉱物にもやや広い組成幅が存在し、コアとリムの組成に注目すると、正・逆累帯構造の斑晶が共存する。この事実と全岩組成変化を考えると、珪長質マグマは流紋岩質とデイサイト質という２つの珪長質端成分マグマのマグマ混合の産物と考えられる。同位体比から考えて、この端成分マグマは別の起源物質に由来するマグマである。珪長質マグマは共存するマフィックマグマの結晶分化では生じず、広く議論されているように、地殻の部分溶融で生じたと考えられる。地殻物質の不均質性から考えると、部分溶融によって多様な珪長質メルトが生じると考えられる。したがって起源物質が異なる複数の珪長質マグマが発生する可能性は高いが、上記の事例のように明瞭な組成差のある２端成分マグマを生じるためには、起源となる地殻物質に大きな組成差を想定する必要がある。これら珪長質マグマの斑晶の累帯構造を検討すると、上記の３例のカルデラ噴火では、少なくとも噴火の数百年前に２つの珪長質端成分マグマ間での混合が起こっており、マフィックマグマの混合はそれよりもずっと後、噴火の直前に起こっている。これらのことから地殻の部分溶融によって多様な珪長質メルトが生じるが、メルト集積の過程で、まず２つのメルトバッチを作るようで、それらが噴火の数百年前から混合して、大きな珪長質メルト溜まりを形成したと考えられる。一方で、やや小規模でVEIが5程度の噴火、例えば1667年樽前山や1640年北海道駒ヶ岳など、噴火活動期の最初の大規模な珪長質マグマ噴火でも、デイサイト質マグマに玄武岩質安山岩～玄武岩質マグマが貫入している。この場合でも、両火山ではマフィックマグマとは別の多様性が珪長質マグマに認められる。しかしながらその多様性は、より大規模なカルデラ形成噴火と比べて小さい。この規模による珪長質マグマの多様性の違いは、地殻溶融域の大小に起因する可能性がある。